JPH07508145A - 検査すべき線路の異常検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 検査すべき線路の異常検出方法 本発明は、検査すべき線路の異常を検出するための方法であって、線路の一端に パルス状の信号を与えた際に線路内で反射された信号が線路の同一端において検 出される方法に関する。

この形式の公知の方法（ヨーロッパ特許出願公開第０４３３０２ＯＡ２号明細書 ）では方法の精度を改善するため、特に雑音の影響を減少するため、反射信号の 各点が多数回サンプリングされ、また平均値が形成される。その際に顧慮すべき サンプリング（りの数を測定速度の向上のもとに減少するため、たとえば光学的 線路における測定の開始前に、一方ではシステム雑音が、また他方では光学的雑 音がめられ請求められた値が保持される。その後に公知の方法の実施の際にその つどのサンプリング値が多数同相い続いて検出され、平均値が形成され、また結 果中の雑音成分が計算される。雑音がその予期された値（予め測定された値）よ りも小さいことが明らかになると、このサンプリンゲイ直のサンプリングが中止 され、また別の評価により請求められた測定値が検査すべき光学的線路内の異常 の推定を許すか否かが確認される。

本発明の課題は、検査すべき線路内の異常をめるための方法であって、測定結果 が比較的わずかな時間浪費で高い精度でめられ得る方法を提供することにある。

この課題を解決するため、本発明によれば、冒頭に記載した種類の方法において 、パルス状の信号を与えた際にそれぞれ検査すべき線路と等しい形式の線路の挙 動に対して特有の時間的経過を有する重み付は関数が形成され、それぞれ検査す べき線路が単一のパルス状の信号を与えられ、また検出された反射信号が畳み込 み演算の範囲内で重み付は関数により重み付けされる。

その際に“単一のパルス”とは本発明の範囲内で、最短の時間間隔で相い続くサ ンプリング値を検出するため、技術的な理由からいわゆる多周期サンプリングの 範囲内で利用されるパルス列をも意味する。

本発明による方法の主な利点は、検査すべき線路の異常を検出するため線路が単 一のパルスのみを与えられ、または一連のサンプリング値のみが記録されればよ いことにある。それにより、すなわち、同一の形式の線路を検査するため、パル ス状の信号を与えた際にそれぞれ検査すべき線路と等しい形式の線路の時間的経 過を有する重み付は関数が一回形成されることにより、送信パルスに関して検出 された反射信号によってのみ重み関数を有する畳み込み演算の範囲内で場合によ っては存在する異常の正確な検出を可能にする重み付けが行われる。確かに本発 明による方法では検査すべき線路における測定の開始前に等しい形式の線路にお ける重み付は関数が確認かつ保持されるが、この確認はその後に検査すべき等し い形式のすべての線路に対して一回しか必要でない、この前作業の後に本発明に よる方法は比較的迅速に高い精度で実施され得る。

重み付は関数は本発明による方法の実施の際に大きな意義を有するが、それは検 査すべき線路上の異常を検出する際の精度を決定する０本発明による方法の実施 の範囲内で、重み付は関数が、等しい形式の線路の相い異なる個所に位置する異 常に基づいて生じている検出された反射パルスの種々の上昇時間の顧慮のもとに 形成されると有利であることが判明している。すなわち、故障終端された線路の パルス応答が、信号が与えられた線路の一端からの故障終端の距離に関係してい ることが判明している。故障終端の￥離は受け入れ時間、すなわちそれぞれ信号 を与えた時点から反射信号が受け入れられた時点までの経過時間に比例している 。従って、非定常的挙動から出発され得る。可能なパルス応答の周波敞スペクト ルは時間の増大と共に制限される。このことは、検査すべき線路上の故障終端の 距離がパルス応答の相い異なる上昇時間中に表されることを意味する。検出され た反射パルスの上昇時間はこうして長さの増大と共に常に大きくなり、それはた とえば２０メートルの長さく２０ｍにおける故障終端）の対称な線路においてた とえば約１６ｎｓ、また１００メートルの長さにおいて約６０ｎｓである。それ に応して重み付は関数が種々の上昇時間の顧慮のもとに形成されると、検出され た反射信号の重み関数による畳す込み演算により重み付けされた反射信号の時間 的経過が得られ、この時間的経過は検査すべき線路上の異常に関する正確な指示 を可能にする。

本発明による方法の範囲内で、有利な仕方で、重み付は関数は、等しい形式の線 路の相い異なる個所に位置する異常に基づいて生じている検出された反射パルス の種々のピーク値の顧慮のもとにも形成される。これは、検査すべき線路のパル スを与えた一端からの故＋ｔｉ終端のＴ＃離の増大と共に、検出された反射パル スのピーク値も減少することに基づいている。

本発明による方法をできるだけわずかな費用でまた特に迅速に実施し得るように 、反射信号がサンプリングされ、またその際に得られたサンプリング値がその時 間的順序の顧慮のもとに記憶され、またそれぞれ時間的に相い続く相い異なる数 のサンプリング値にわたるサンプリング値の一定のまたは相い異なる重み付けを 行う重み付は関数が使用されると有利である。一定の重み付けを有する本発明に よる方法の形式では、を利な仕方で、重み付けされたサンプリング値Ｙ１がそれ ぞれ平均値形成の形で関係式 ％式％（１） に相応して形成され、ここでＮａ０はそのつどの平均値形成のために利用される サンプリング値の数、ｎは通し番号、ｘ　（１−ｎ）はそれぞれ顧慮される重み 付けされないサンプリング値、またｔｒは上昇時間である。

相い異なる重み付けを有する方法では重み付けはたとえばＲＣ要素の重み付は関 数に相応して行われる。

上記で取り扱われたディノタルフィルタリング（重み付け）の代わりに本発明に よる方法の範囲内で、検出された反射信号の重み付けは、入力端に信号を供給さ れるアナログフィルタによっても行われ得る。その場合の利点は比較的迅速で、 また帯域幅が大きいことである。

本発明を説明するため、 図１には本発明による方法を実施するだめの装置のブロック回路図、図２には本 発明による方法を実施するための有利な重み付は関数、図３には相い異なる反射 信号、 図４には本発明による方法により達成される雑音抑制を説明するための３つのダ イアグラム、 図５には線路パルス応答を三次元で示す図、図６には線路パルス応答の上昇と線 路長さとの関係を示すためのダイアグラムが示されている。

本発明による方法を実施するための図１に示されている装置は、−ｆｉ２で結合 器３と接続されている対称な線路ｌの異常を検出し得る装置である。結合器３に 入力端４を介して、制御装Ｗ７から導線６を介してトリガパルスを与えられてい るパルス発生器５のパルスが供給される。検査すべき線路１から反射された信号 Ｓは出力端８および後段に設けられている増幅器９を介してサンプリング装置１ ０に供給され、このサンプリング装置にはアナログ−ディジタル変換器１１が設 けられている。この変換器１１はデータバス１２を介して制御装置７と接続され ている。制御装置７、好ましくは電子計電機にサンプリング値が記憶される。制 ｆｉｌ装置７の後段には別のデータバス１３を介して指示装置１４が設けられて いる。

図１によるＶ１置の図示されていない変形例では、増幅器９とサンプリング装置 １０との間に信号Ｓの重み付けを線路固有の重み付は関数に相応して行うアナロ グフィルタが接続されている。このアナログフィルタはたとえば制御可能な限界 周波数を有するＲＣ要素であってよい、このフィルタの出力側に直接にアナログ 指示ユニットが接続され得る。

検査すべき対称な線路１に等しい形式の線路の線路パルス応答の上昇時間を顧慮 する本発明による方法の実施の際には、先ずそれぞれこのような等しい形式の線 路中で反射されたパルスの上昇時間ｔｒが仮定された故障終端の距離に関係して 下記の一般的な関係式（１）に従って計夏される。

ｔ　ｒ−ａｔｒ’　ｔ　ｒ　（１） この間係式（１）においてＬは線路１の一端２ａからの異常または故障の距離（ メートル）である、値ａｔｒおよびｂｔｒは線路固有の係歓である。特定の対称 な線路１　（たとえばＪ−Ｙ　（ＳＬ）Ｙ２ｘ２ｘＯ，６）では上昇時間ｔｒは 下記の式（２）によりめられる。

ｔ　ｒ−０，３１Ｌ　””　（２） 検査すべき線路１としてのここで考察される対称な線路に対しては図６のダイア グラムによる線路パルス応答の上昇時間ｔｒの経過が生ずる。このダイアグラム には等しい形式の線路の長さしくメートル）を横軸にとうて線路パルス応答の上 昇時間ｔｒ（ｎｓ）が示されている。

図３には、検査すべき線路１またはそれと等しい形式の線路の反射挙動を説明す るため、相い異なる長さの線路のパルス応答（反射信号Ｓ）が示されている（そ れぞれ値はｍＶ、時間はｎｓ）、図３の左のダイアグラムは２０ｍの長さの開い た線路（２０ｍにおいて異常）におけるパルス応答を示し、また右のダイアグラ ムはパルスを与える端部からの６０ｍの距離での異常の際のパルス応答を示す。

全体として、図５に三次元で示されているようなパルス応答が生ずる。それは到 来時間（長さに比例）、線路パルス応答のパルス継続時間および振幅Ａを長さの 間数として示す、短い長さに対しては応答はまだディランクパルスにＷｉ４ｇｉ している。しかし、それは分散のためになかんず（パルス応答の下降範囲内で長 さの増大と共に非常に強く広がる。応答の帯域幅制限は、線路の低域通過特性の ために、常により長く継続する上昇に通ずる。最大値はパルス始端に比較して常 に遅く到達される。

ここに説明された形式の本発明による方法では、各々の記憶されたサンプリング 値は重み付けにより下記の関係式（３）により重み付けされたサンプリング価Ｙ 、に換算される。

Ｙ＋　□（１／Ｎ−−−）　・Σｘ（ｉ−ｎ）（３）この式でｎ＝１・・・Ｎ５ ｍｍまたＮ１．．１−ｔｒである。ｎは通し番号、またｌは線路１上で反射され たパルス（パルス応答）の任意のサンプリング点を示す、従って式（３）は、任 意のサンプリング値が、ｎ＝１・・・Ｎ＠ａｌ＋により示されているサンプリン グ点ｉに先行する（記憶された）サンプリング値が加電され、またＮ、、１によ り除算されることにより重み付けされることを示す、これは平均値形成を示す、 その際にＮ１１．は検査すべき線路１にパルスを与えた後の時点ｉでの上昇時間 ｔｒ（式（１）によりめられる）に相当する。こうして、検査すべき線路１の長 さおよび時間の関数として図２に示されているように、重み付は関数が発生され ている。明らかに認識されるように、パルスを与えた点からの故障終端の距離の 増大と共に、また時間の増大と共に、重み関数は測定系列の常により広い範囲を 重み付ける。それぞれこうして得られた重み付けされたサンプリング値ＹＩは図 ４のダイアグラムＣに時間を横軸にとって示されている。

検査すべき線路ｌから反射された信号Ｓのサンプリング値の重み付けなしでは図 ４のダイアグラムＡに相応する経通が生ずるであろうことを顧慮すると、本発明 による方法によれば遠距離範囲内の良好な雑音抑制により弱い信号が本質的に一 層良好に検出されることが明らかに認識される。このことは、通常の低域通過フ ィルタリングが行われている図４のダイアグラムＢによる曲線経過と比較しても 当てはまる。

図１の装置による本発明による方法の実施の際には、重み付は関数は制ｍ装置７ に記憶されている。また畳み込み演算は計賞機７で行われ、後段に対応付けられ ている指示装置２４上に、図４のダイアグラムＣによる重み付けされたサンプリ ング値Ｙｉが指示される。指示された曲線経過から、検査される線路１の異常が 取り出され得る。

第１区 ３４２図 第３１２１ 時間／　ｎ　Ｓ 第４３ 時１？ＩＩ　／　ｐ　Ｓ 第５因 第６１２ ０　６０　■ＸＩ　１６０　ｍＯ！６０　３６０　！１６０Ｌ／ｍ １．、−１、−一、、−１−−７−ρＣ丁／ＤＥ９３ｉ００４４４

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．検査すべき線路の異常を検出するための方法であって、−線路の一端にパル ス状の信号を与えた際に線路内で反射された信号が線路の同一端において検出さ れる方法において、−パルス状の信号を与えた際にそれぞれ検査すべき線路（１ ）と等しい形式の線路の挙動に対して特有の時間的経過を有する重み付け関数が 形成され、−それぞれ検査すべき線路（１）が単一のパルス状の信号を与えられ 、また−検出された反射された信号（Ｓ）が畳み込み演算の範囲内で重み付け関 数により重み付けされる ことを特徴とする検査すべき線路の異常検出方法。
2. ２．重み付け関数が、等しい形式の線路の相い異なる個所に位置する異常に基づ いて生じている検出された反射パルス（Ｓ）の種々の上昇時間（ｔｒ）の顧慮の もとに形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．重み付け関数が、等しい形式の線路の相い異なる個所に位置する異常に基づ いて生じている検出された反射パルス（Ｓ）の種々のピーク値の顧慮のもとに形 成されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. ４．反射信号（Ｓ）がサンプリングされ、またその際に得られたサンプリング値 がその時間的順序の顧慮のもとに記憶され、また−それぞれ時間的に相い続く相 い異なる数のサンプリング値にわたるサンプリング値の一定のまたは相い異なる 重み付けを行う重み付け関数が使用されることを特徴とする請求項１ないし３の １つに記載の方法。
5. ５．重み付けされたサンプリング値Ｙｉがそれぞれ平均値形成の形で関係式Ｙｉ ＝（１／Ｎｍａｘ）・Σｘ（１−ｎ）ここでｎ＝１…ＮｍａｘまたＮｍａｘ＝ｔ ｒに相応して形成され、ここでＮｍａｘはそのつどの平均値形成のために利用さ れるサンプリング値の数、ｎは通し番号、ｘ（１−ｎ）はそれぞれ顧慮される重 み付けされないサンプリング値、またｔｒは上昇時間であることを特徴とする請 求項１ないし３の１つに記載の方法。
6. ６．検出された反射信号の重み付けが、入力側に信号を供給されるアナログフィ ルタにより行われる ことを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。